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研究生:許家瑋
研究生(外文):Chia-wei Hsu
論文名稱:高速三體船阻力最小化之穩健參數設計
論文名稱(外文):Robust Design Minimizing the Drag of a Trimaran Model
指導教授:吳聖儒吳聖儒引用關係
指導教授(外文):Sheng-ju Wu
口試委員:陳德煒陳政宏
口試委員(外文):Der-wei ChenJeng-Horng Chen
口試日期:2011-05-13
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:造船及海洋工程碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:124
中文關鍵詞:三體船田口方法類神經網路基因演算法
外文關鍵詞:TrimaranTaguchi's methodNeural networkGenetic algorithm
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本研究主要是針對一縮小1/100比例之高速三體船模型於環流水槽中進行船模試驗,並且藉由改變船模中體與側體的橫向間距、縱向間距、船模吃水深度及船速,將三體船模在所規劃的實驗組合下,進行阻力量測實驗,用以進行參數設計。本文主要是利用田口式實驗設計方法,在內直交表中考慮三個重要的控制因子並分別設定三個水準,而在外直交表中設定不同的船速為干擾因子,進行穩健參數設計並獲得初步最小阻力之穩健參數水準組合。此外為了改善田口法的缺點,即其僅能在所設定離散的參數水準中挑選適當的組合條件,可能無法獲得真正的最佳的參數值,故本文結合元建模技術,將直交表所獲得之數據作為建立類神經網路模型所需要的訓練樣本,訓練完成之網路可精確地獲得輸入和輸出間的非線性關係。接著再運用遺傳演算法,從已獲得的非線性模型求得最佳參數值。結果顯示橫向間距對阻力的影響很大,而且橫向間距和縱向間距具有明顯的交互作用。最後,將所得最佳參數設計經由確認實驗加以驗證模式的可靠性。
In this work, metamodeling techniques have been used to study a high-speed trimaran model of a scale of 1:100 that was experimented in a circulating water channel. The parametric analysis was investigated to obtain a robust design of minimizing the drag of the ship model. There are three control factors, that is, transverse span, longitudinal position and draft, and one noise factor-ship speed, which were used to conduct the parameter design in this work. An integrated approach, in which orthogonal arrays are combined with artificial neural networks and a genetic algorithm, is proposed seeking for the optimum parameter conditions. This approach can improve the shortcoming while one uses the Taguchi’s method alone, that is, the real optimum parameter values could not be obtained. The primary predicted values and parametric conditions for a minimum drag should be acquired by the Taguchi's method first. Then, treatment of each row in the orthogonal array together with its relative response is used to establish a set of training data (input/target pair) to the artificial neural network. The network by training with the data can describe precisely the nonlinear relationship between inputs and targets. Based on the nonlinear model estimated by the neural networks, a genetic algorithm is adopted to seek for the real optimum parameter levels. The result shows that the effect of the transverse span is of significance to the drag of the trimaran model, and the interaction between the transverse span and longitudinal position would be considered to the sensitivity of the drag. Finally, we were going to carry out the experiments on the confirmation to verify the optimum conditions whether it has reliability.
目錄
致謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
表目錄 viii
圖目錄 x
符號說明 xiii
1. 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 各種高性能船舶介紹 3
1.3 三體船發展史 5
1.4 文獻回顧 6
1.5 研究目的與方法 12
1.6 本文研究架構 13
2. 實驗設備與方法 16
2.1 水準式環流水槽 16
2.2 流速量測裝置與校準 17
2.3 阻力量測裝置與校準 21
2.4 高速三體船模設計與計算 24
2.5 高速三體船模重要諸元及設備架設 26
2.6 實驗方法 28
3. 實驗設計 30
3.1 實驗設計之背景 30
3.2 實驗計劃法簡介 31
3.3 實驗設計與分析 31
3.3.1 決定品質特性(Quality Characteristics) 32
3.3.2 判定品質之理想機能 32
3.3.3 列出所有影響品質特性之因子 34
3.3.4 控制因子(Control Factor)及標示因子之選定 35
3.3.5 控制因子水準選擇與設計 35
3.3.6 直交表的使用與選擇 35
3.3.7 進行實驗及數據整理 38
3.3.8 實驗儀器及各參數之不準確度分析 38
3.3.9 無因次參數分析及不準確度之估算 41
3.3.10數據分析 42
3.4 高速三體船不同速度域之分析 52
3.4.1 高速三體船中低速範圍分析 52
3.4.2 高速三體船全域速度範圍分析: 54
3.4.3 確認實驗(Confirmation Experiment) 57
3.4.4 高速三體船不同速度範圍之比較 58
4. 智慧型參數設計 59
4.1 元建模技術架構 59
4.2 類神經網路 61
4.2.1 神經元介紹 61
4.2.2 類神經網路架構介紹 63
4.2.3 倒傳遞(BPNN)建模 64
4.2.4 改善網路廣義化的能力 66
4.2.5 徑向基底網路(RBN)簡介 69
4.2.6 類神經網路元模型檢定與收斂指標 71
4.3 基因演算法 72
4.3.1 基因演算法運作說明 74
4.4 倒傳遞網路結合基因演算法 75
4.5 徑向基網路結合基因演算法 81
5. 結果與討論 87
5.1 田口法、智慧型參數設計分析結果之綜合討論 87
5.2 無因次化分析與各種船型比較 90
5.3 方艉船型之水動力特性探討 91
5.4 阻力之分析與比較 94
5.5 各種船型有效馬力之比較 98
6. 結論與未來展望 100
6.1 結論 100
6.2 未來展望 101
參考文獻 102
自傳 106


[1]http://nccur.lib.nccu.edu.tw/bitstream/140.119/33753/6/60004106.pdf
[2]戴堯天、劉衿友、陸磐安,造船原理,國立台灣大學造船工程學研究所,臺北,第232-292頁,1975。
[3]趙連恩、謝永和,高性能船舶原理與設計,國防工業出版社,第19-34頁,北京,2009。
[4]http://www.eyemag.se/core/main.php
[5]http://zh.wikipedia.org/zh/%E6%B0%B4%E7%BF%BC%E8%88%B9
[6]http://en.wikipedia.org/wiki/RV_Triton
[7]http://www.austal.com/index.cfm?objectID=6955E09C-A0CC-3C8C-D9FD2E4C71CE8F0E
[8]Hisashi, K., “On Wave Wake Interaction Near A Ship Stern,” 9th International Work ship on Water Wave and Floating Bodies, Fukuoka, Japan, pp1-4,1994.
[9]Ryno, M., Günther, M., and Volker B., “Empirical Study on the Effect of Hydrofiols in a-Assisted Trimaran,” 5th International Conference On High performance Marine Vehicle, Australia, pp40-50, 2006.
[10]Denz, T., and Smith, S., “Multi-Hull Flow Visualization: An Investigation of Flow Visualization Techniques for Trimaran Hulls,” Ship System Integration Technical Report, California, U.S.A, pp.1-27, 2007.
[11]Myanrd, T., and Sahoo, P. K., “Numerical and Experimental Study of Wave Resistance for Trimaran Hull Forms,” 5th International Conference on High Performance Marine Vehicle, Australia, pp117-132, 2006.
[12]徐萍、韓芸、任毅,“三體船與單體船驅逐艦型阻力性能的比較試驗研究”,上海造船 2009年,第一期,第30-34頁,2009。

[13]何木龍、李百齊、程明道、朱德祥,“三體船型分析即興波干擾的模型試驗”水動力學研究與發展2006年,第21卷,第6期,第122-140頁,2006。
[14]Yang, C. and Noblesse, F. “Practical CFD Applications to Design of Wave Cancellation Multihull Ship,” 23rd Symposium on Naval Hydrodynamics, Val De Reuil ,France, pp17-22, 2000.
[15]Yeung, R.W., “Interference Resistance of Multi-Hull per Thin-ship Theory,” 20th International Work ship on Water Wave and Floating Bodies, Longyear, Spitsbergen, Norway, pp1-4, 2005.
[16]Matveev K.I., and Dubrovsky V. A., “Aerodynamic Characteristics of a Hybrid Trimaran Model,” International Journal of Ocean Engineering, Vol.34, pp616- 620 , 2006.
[17]Alexander, W. G., “Preliminary Study on the Use of Computational Fluid Dynamics to Determine the Frictional Resistance of a Trimaran Ship,” Ph.D. Dissertation, Mechanical and Aerospace Engineering, West Virginia University, 2007.
[18]Aubault, A.,Yeung, R. W., “Multi-Hull Interference Wave-Resistance in Finite -Depth Waters,”20th International Workship on Water Wave and Floating Bodies, Zelenogorsk, Russia, pp1-4, 2009.
[19]Javanmardi, M.R., and Sayyaadi ,H., “Trimaran Maneuvering Simulation Base on a Three-Dimensional Viscous Free Surface Flow Solver,” 6th International Conference on High Performance Marine Vehicles, Naples, Italy, pp250-256, 2008.
[20]楊啟銘,“小水面雙體船實驗即數値模擬之參數最佳化設計”,碩士論文,國防大學理工學院造船及海洋工程研究所,桃園,2009。
[21]歐陽寬,“減阻參數穩健設計應用於具微氣泡液態紊流邊界層研究”,博士論文,國防大學理工學院國科學研究所,桃園,2008。
[22]余威龍,“質子交換模燃料電池之穩健參數設計與分析”,博士論文,國防大學理工學院國科學研究所,桃園,2008。
[23]Kim, K. D., Choi, D. W., and Choa , Y.H., “Optimization of Parameters for the Synthesis of Zinc Oxide Nanoparticles by Taguchi Robust Design Method,” Colloids and Surface A: Physicochemical Engineering , No. 331, pp. 170-173. 2007.
[24]Lainiotis, D. G., Plataniotis, K. N., Menon D and Charalampous, C. J., “Neural Network Application to Ship Position Estimation” International Conference on Neural Networks (ICNN 94) IEEE” ,Vol.4, pp4710-4717,Orlando, Florida ,2004
[25]Mason, A., “Optimization of Vessel Resistance using Genetic Algorithms and Artificial Neural Network,” 6th International Conference on Computer Application and Information Technology in the Maritime Industries, Cortona, Italy, 2007.
[26]李輝煌,田口方法:品質設計的原理與實務,高立圖書有限公司,第159-168、216-219頁,臺北,2005。
[27]蘇朝墩,品質工程,中華民國品質學會,第38-75頁、臺北,2006。
[28]Wang, G. G., and Shan, S., “Review of Matemodeling Techniques in Support of engineering Design Optimization,”Journal of Mechanical Design, Vol.129, pp 370-378, 2007.
[29]羅華強,類神經網路—Matlab的應用,高立圖書有限公司,臺北,2005。
[30]黃漢汶,“應用類神經網路於電力系統卸載測略之研究”,碩士論文,國立中山大學電機工程學系,高雄,2009。
[31]Hagan, T. and Foresee, F. D. “Gauss-Newton Approximation to Bayesian Learning, ”Proceeding of the IEEE International Joint Conference on Neural Network,Vol. 6, pp.930-935, 1997.

[32]鄭善仁,“質子交換膜燃料電池性能最佳化之元建模建立”,博士論文,國防大學理工學院國科學研究所,桃園,2010。
[33]楊敦祥,“以類神經網路與特徵選取技巧處理空氣能見度預測問題之研究”,碩士論文,國立中山大學機械與機電工程學系,高雄,2003。
[34]塗育瑋,“應用類神經網路模式與基因演算法則與品質設計之研究”,碩士論文,國立成功大學工業設計學系,台南,2003。
[35]李湘君,“船型對塗裝減阻影響及效能評估”,碩士論文,國防大學理工學院造船研究所,桃園,1995。
[36]Odd Magnus, F., Hydrodynamics of High-speed Marine Vehicles, Baker&Tayl, Cambridge University Press, Chap. 4, pp. 110-131, 2006.

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